仪表基础知识培训7

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1、仪表基础培训1化工自化工自动动化化仪仪表基表基础础知知识识工工业仪表广表广义概念：概念： 是是为了工了工业生生产服服务的一的一类仪器器仪表的表的统称。按称。按仪表的功能可分表的功能可分为检测仪表、表、显示示仪表、表、报警警仪表、表、调节仪表等。表等。下面我下面我们只只对化工自化工自动化化仪表表进行初步学行初步学习：1、什么是、什么是化工过程自动化？化工过程自动化？ 在化工在化工设备上装配上装配仪表自表自动装装 置，代替操作人置，代替操作人员的全部或部分直接的全部或部分直接劳动，使生，使生产在不同程度上在不同程度上实现自自动的的进行。行。这种管理生种管理生产过程的方法，程的方法，就是化工生就是化

2、工生产自自动化。化。2、化工过程自动化的作用化工过程自动化的作用(了解）了解） 改善改善劳动条件，减条件，减轻劳动强度；度； 提高生提高生产效率，提高效率，提高产品品产量与量与质量；量； 提高装置运行安全性，保提高装置运行安全性，保证装置使用寿命装置使用寿命。仪表基础培训2二、化工二、化工过程自程自动化的分化的分类简单介介绍一下：一下：1、自、自动检测系系统2、信号、信号报警和警和联锁保保护3、自、自动开停开停车运行运行4、自、自动控制系控制系统 其中自其中自动控制系控制系统能根据工能根据工艺条件的条件的变化，化，对需要保持的重要工需要保持的重要工艺参数参数进行理想化得行理想化得调节控制。是化

3、控制。是化工自工自动化的最重要的化的最重要的组成部分。我成部分。我们通常通常说的的过程自程自动化就是指自化就是指自动控制系控制系统。仪表基础培训3（重点介（重点介绍）自）自动控制系控制系统的构成的构成结合各合各单元的作用来介元的作用来介绍一下系一下系统的构成，通常包含三部分：的构成，通常包含三部分：1、测量元件及变送器测量元件及变送器 相当我相当我们的的眼睛，眼睛， 帮助我帮助我们了解了解设备当前的当前的状状态2、控制器控制器 相当于大相当于大脑的功能，接的功能，接受受测量信息并量信息并对测量量进行比行比较计算，并且把算，并且把计算算结果送到果送到执行器。行器。3、执行器执行器 手的功能，手的

4、功能，执行指行指令令仪表基础培训41、测量元件及量元件及变送器送器工程上的几个概念：工程上的几个概念：一次元件一次元件：现场直接与工直接与工艺介介质接触的用于接触的用于测量的机械元件，比如孔板。量的机械元件，比如孔板。一次仪表一次仪表：现场直接与工艺介质接触的仪表现场直接与工艺介质接触的仪表，独独立完立完成测量显示成测量显示任务。如压力表任务。如压力表二次仪表二次仪表：仪表示值信号不直接来自工艺介质，而是经过仪表示值信号不直接来自工艺介质，而是经过变送器送来的。变送器送来的。测量仪表按测量参数主要分测量仪表按测量参数主要分温温度度、压力压力、液位液位、流量流量仪表。仪表。结合实际图片，让大家认

5、识一下焦油加氢装置区的结合实际图片，让大家认识一下焦油加氢装置区的一些测量仪表：一些测量仪表：仪表基础培训5温度温度测量量仪表表温度是表征物体冷温度是表征物体冷热程度的物理量。温度只能通程度的物理量。温度只能通过物体随温度物体随温度变化的某些特性来化的某些特性来间接接测量。量。温度是工温度是工业过程中最常程中最常见、最基本的参数之一，物体的任何物理、最基本的参数之一，物体的任何物理变化和化学化和化学变化都与温度有关。温度一化都与温度有关。温度一般般约占全部占全部过程参数的程参数的50%左右。因此温度左右。因此温度检测在工在工业生生产中占有很重要的地位。中占有很重要的地位。常用的温常用的温标有：

6、有：摄氏温氏温标（）、）、华氏温氏温标（ ）、）、热力学温力学温标（K）三种。）三种。仪表基础培训6常用的几种温度常用的几种温度仪表表热电偶、偶、热电阻阻双金属温度双金属温度计仪表基础培训7常用的几种温度常用的几种温度仪表表热电偶、偶、热电阻阻双金属温度双金属温度计仪表基础培训8双金属温度双金属温度计测量原理量原理：基于固体受：基于固体受热膨膨胀原原理，理，测量温度通常是把两片量温度通常是把两片线膨膨胀系数差异相系数差异相对很大的金属片叠很大的金属片叠焊在一起，构成双金属片感温元在一起，构成双金属片感温元件当温度件当温度变化化时，因双金属片的，因双金属片的两种不同材料两种不同材料线膨膨胀系数差

7、异相系数差异相对很大而很大而产生不同的膨生不同的膨胀和收和收缩，导致双金属片致双金属片产生弯曲生弯曲变形。形。图中是双金属温度中是双金属温度计原理原理图仪表基础培训9右右图是双金属温度是双金属温度计的一般的一般结构。构。双金属温度双金属温度计的感温双的感温双金属元件的形状有平面金属元件的形状有平面螺旋型和直螺旋型和直线螺旋型两螺旋型两大大类，其，其测温范温范围大致大致为-80600，精度，精度等等级通常通常为1.5级左右。左右。双双金金属属温温度度计抗抗振振性性好好，读数数方方便便，但但精精度度不不太太高高，只只能能用用做做一一般般的的工工业用用仪表表仪表基础培训10常用的几种温度常用的几种温

8、度仪表表热电偶、偶、热电阻阻双金属温度双金属温度计仪表基础培训11热电偶偶 测量原理：量原理：热电偶的偶的测温原温原理基于理基于热电效效应。将两种不。将两种不同的同的导体体A和和B连成成闭合回合回路，当两个接点路，当两个接点处的温度不的温度不同同时，回路中将，回路中将产生生热电势，原因是原因是两两热电极由于材料极由于材料不同而具有不同的自由不同而具有不同的自由电子密度，而子密度，而热电极接点接极接点接触面触面处就就产生自由生自由电子的子的扩散散现象，当达到象，当达到动态平平衡衡时，在，在热电极接点极接点处便便产生一个生一个稳定定电势差，通差，通过测量量电势差就可以差就可以间接接的反的反应测量温

9、度。量温度。仪表基础培训12热电偶的偶的结构：构：热电偶是工偶是工业和和试验中中温度温度测量量应用最多的用最多的器件，它的特点是器件，它的特点是测温范温范围宽，可达，可达-2001600摄氏度，氏度，测量精度高、性能量精度高、性能稳定、定、结构构简单，且，且动态响响应较好；好；输出直出直接接为电信号信号，可以，可以远传，便于，便于集中集中检测和和自自动控制。控制。在我在我们这套装置中式套装置中式应用最多用最多的的测温温仪表。表。普通工普通工业用用热电偶偶 热电偶通常主要由四部分偶通常主要由四部分组成成 (如如图所示所示)： 热电极、极、绝缘管、保管、保护管和接管和接线盒。盒。仪表基础培训13热

10、电热电偶使用中需要注意的偶使用中需要注意的问题问题热电偶冷端温度偶冷端温度补偿常用常用热电偶的分度表偶的分度表 以及以及显示示仪表，都是以表，都是以热电偶参考端的温度偶参考端的温度为0为先决条件的。但在先决条件的。但在实际测温温过程中，程中，热电偶的冷偶的冷端温度一般不能保持在端温度一般不能保持在0，也不易保持恒定，也不易保持恒定，从而从而给测量量带来来误差。差。对于材于材质价格价格较低的低的热电偶采用偶采用补偿导线法：用法：用热电性性质与与热电偶偶相近的材料制成相近的材料制成导线,用它将用它将热电偶的冷端延偶的冷端延长到需要的地方，到需要的地方，而且不会而且不会对热电偶回路引入超出偶回路引入

11、超出允允许的附加的附加测温温误差。差。仪表基础培训14常用的几种温度常用的几种温度仪表表热电偶、偶、热电阻阻双金属温度双金属温度计仪表基础培训15热电阻阻测量原理：量原理：根据金属根据金属导体或半体或半导体的体的电阻阻值随温度随温度变化的性化的性质，将，将电阻阻值的的变化化转换为电信号，从而达到信号，从而达到测温的目的。用于制造温的目的。用于制造热电阻的材料，要求阻的材料，要求电阻率、阻率、电阻温度系数要阻温度系数要大，大，热容量、容量、热惯性要性要小，小，电阻与温度的关系阻与温度的关系最好近于最好近于线性。性。结构构图：仪表基础培训16压压力力测测量量仪仪表表在工程上将垂直而均匀作用在在工程

12、上将垂直而均匀作用在单单位面位面积积上的力称上的力称为压为压力。力。单单位位(Pa)在在压压力力测测量中，常有表量中，常有表压压力，力，绝对压绝对压力，真空度或力，真空度或负压负压之分，它之分，它们们的关系如的关系如图图：仪表基础培训17压压力力测测量量仪仪表表表表压压=绝压绝压-当地大气当地大气压压真空度真空度=当地大气当地大气压压-绝压绝压因因为为工工业设备业设备或或测测量量仪仪表通常都在大气中，本身承受着大气表通常都在大气中，本身承受着大气压压力，所以工程上通常都用表力，所以工程上通常都用表压压和真空度来和真空度来衡量衡量压压力的大小，如果不做特殊力的大小，如果不做特殊说说明，以后提到的

13、明，以后提到的压压力都是指表力都是指表压压或真空度。或真空度。仪表基础培训18工程上由于地域和行工程上由于地域和行业标准不同，常有很多准不同，常有很多不同不同压力力单位出位出现，它，它们之之间的的换算关系就算关系就要求大家掌握。要求大家掌握。1MPa=106Pa1 kgf/cm2=9.81104Pa0.1MPa1MPa 10kgf/cm21bar=105Pa=0.1MPa 1kgf/cm21mmH2O9.81Pa1mmHg 13.6mmH2O 133.32Pal托托= l/760标准大气准大气压= 133.32Pa仪表基础培训19常用的常用的压力力仪表表压力力变送器送器压力表力表仪表基础培训2

14、0常用的常用的压力力仪表表压力力变送器送器压力表力表仪表基础培训21现场压力表力表工工业上的上的压力力仪表有很多种，表有很多种，下面介下面介绍一下最常一下最常见的的弹性式性式压力力测量量仪表。表。测量原理：它是利用各种量原理：它是利用各种弹性元件，在受性元件，在受压力的条件力的条件下下发生的生的弹性机械性机械变形来形来测量的。量的。弹性元件常用的有性元件常用的有弹簧管，簧管，膜盒，波膜盒，波纹管。最常管。最常见的的是是弹簧管簧管压力表。力表。仪表基础培训22弹簧管簧管压力表力表弹簧管簧管压力表力表结构：主要构：主要弹性元件是一个弧度性元件是一个弧度270度度的空心的空心弹簧管。簧管。其它的部件

15、如其它的部件如图：1 弹簧管，簧管，2 连，3 扇形扇形齿轮，4 中中心心齿轮，5 指指针，6 表表盘，7 游游丝8 调整螺整螺钉，9 接接头。弹簧管簧管压力表力表测量范量范围较宽，负压、微、微压、低、低压、中、中压和高和高压都可都可测量。且精度量。且精度最高可达到最高可达到0.15级。仪表基础培训23常用的常用的压力力仪表表压力力变送器送器压力表力表仪表基础培训24压力力变送器送器压力力变送器是把送器是把现场压力送到控制室的力送到控制室的电气式气式压力力仪表。它表。它检测出出现场压力数力数值后，后，转换成成标准的准的电压或或电流信号送到控制室用以流信号送到控制室用以显示、示、记录、控制。、控

16、制。电气式气式压力力变送器有很多型式：送器有很多型式： 电阻式、阻式、电感式、感式、电容式容式、压阻式、阻式、压电式、式、应变式、振式、振频式、霍式、霍尔式。式。 电容式容式压力力变送器送器现在比在比较常用的，下面介常用的，下面介绍一下它的原理：一下它的原理：仪表基础培训25工作原理工作原理 ：位于位于传感器中心的感器中心的测量膜量膜片是恒片是恒弹性元件，介性元件，介质压力通力通过隔离膜片和灌隔离膜片和灌充油充油传递给中心中心测量膜量膜片使之片使之变形、位移，其形、位移，其位移量与两位移量与两侧压差成正差成正比。位移量由比。位移量由传感器两感器两侧的的电容极板容极板检测，经电子子电路路转换成与

17、被成与被测压力力/差差压成成线性关系性关系的二的二线制（制（420）mADC信号信号输出出仪表基础培训26压力力变送器的送器的应用用 当今当今时代各行代各行业应用的用的压力力变送器，其送器，其测量范量范围很很宽，从几十帕的微，从几十帕的微压到上百兆帕都可以到上百兆帕都可以测量；并且可量；并且可以以测量差量差压，作，作为差差压式的液位式的液位计和流量和流量计的使用。的使用。可以可以满足各种苛刻工况的要求，能达到很好的防爆足各种苛刻工况的要求，能达到很好的防爆标准，且精度很高。很多品牌的准，且精度很高。很多品牌的压力力变送器精度可达送器精度可达千分之一。千分之一。比比较先先进的智能的智能压力力变送

18、器，有送器，有专用的通用的通讯协议，使用通，使用通讯器可器可进行在行在线组态，并且有故障自，并且有故障自诊断功能。断功能。仪表基础培训27液位液位仪表表双法双法兰、浮筒液位、浮筒液位计直直读玻璃板液位玻璃板液位计仪表基础培训28液位的定液位的定义首先首先说一下一下“物位物位”“物位物位”一一词统指指设备和容器中液体或固体物料的表面位置。和容器中液体或固体物料的表面位置。对应不同性不同性质的物料又有以下的定的物料又有以下的定义： 1、液位液位指指设备和容器中液体介和容器中液体介质表面的高低。表面的高低。 2、料位料位指指设备和容器中所和容器中所储存的存的块状、状、颗粒或粉末状固体粒或粉末状固体物

19、料的堆物料的堆积高度。高度。 3、界位界位指相界面位置。容器中两种互不相溶的液体，因其指相界面位置。容器中两种互不相溶的液体，因其重度不同而形成分界面，重度不同而形成分界面，为液液-液相界面；容器中互不相溶液相界面；容器中互不相溶的液体和固体之的液体和固体之间的分界面，的分界面，为液液-固相界面。液固相界面。液-液、液液、液-固相界面的位置固相界面的位置简称界位。称界位。物位是液位、料位、界位的物位是液位、料位、界位的总称。称。对物位物位进行行测量的量的仪表表称物位称物位检测仪表。表。下面介下面介绍一下液体一下液体测量方面量方面应用用较多的多的仪表：表：仪表基础培训29直直读式式现场液位液位仪

20、表表直直读是是现场液位液位仪表表业有很多种，有很多种，用的多的有玻璃板液位用的多的有玻璃板液位计、磁翻、磁翻板液位板液位计。玻璃板液位玻璃板液位计是基于是基于连通器原理工通器原理工作的。内部作的。内部结构很构很简单，只要与，只要与容器内部介容器内部介质相相连就可以。就可以。磁翻板液位磁翻板液位计是在是在连通器内加一个通器内加一个磁浮漂与翻板内磁力耦合磁浮漂与翻板内磁力耦合原理原理图液体直读液位计仪表基础培训30液位液位仪表表双法双法兰、浮筒液位、浮筒液位计直直读磁翻板液位磁翻板液位计仪表基础培训31液位液位变送器送器浮力式液位浮力式液位计依据阿基米德浮力定律原理依据阿基米德浮力定律原理设计而成

21、的液位而成的液位测量量仪表表，漂浮于液面上的浮子或浸漂浮于液面上的浮子或浸没在液体中的浮筒，在液没在液体中的浮筒，在液位位发生生变化化时其浮力其浮力发生生相相应的的变化。化。这类液位液位检测仪表有浮子式、浮球式、表有浮子式、浮球式、浮筒式。浮筒式。浮筒式液位浮筒式液位计不但能不但能测量液量液位，位，还可以可以应用于界位的用于界位的测量。量。仪表基础培训32浮筒液位浮筒液位计的的结构构当液位当液位发生生变化化时，浮筒，浮筒产生生的位移量的位移量(即即弹簧簧变形程度形程度)与液位高度成正比。与液位高度成正比。检测弹簧簧变形有很多形有很多转换方法，常方法，常用的有差用的有差动变压器式、扭力器式、扭力

22、矩力平衡式等。在浮筒的矩力平衡式等。在浮筒的连杆上安装一杆上安装一铁心，并随浮筒心，并随浮筒一起上下移一起上下移动，通，通过差差动变压器使器使输出出电压与位移成正与位移成正比关系。也可将浮筒所收到比关系。也可将浮筒所收到的浮力通的浮力通过扭力管达到力矩扭力管达到力矩平衡，把浮筒的位移量平衡，把浮筒的位移量变成成扭力矩的角位移，扭力矩的角位移，进一步用一步用其他其他转换元件元件转换为电信号，信号，构成一个完整的液位构成一个完整的液位计。仪表基础培训33压力式液位力式液位变送器送器工作原理工作原理：压力式液位力式液位计是是根据液体在容器内的液位与根据液体在容器内的液位与液柱高度液柱高度产生的静生的

23、静压力成正力成正比的原理比的原理进行工作的。将行工作的。将压力力计与容器底部相与容器底部相连，根据，根据流体静力学原理，所流体静力学原理，所测压力力与液位的关系与液位的关系为： P= gh 如果是密如果是密闭容器，可以用双容器，可以用双法法兰液位液位计，通，通过测量差量差压换算成液位。所用到的算成液位。所用到的压力力变送器在前面已送器在前面已经介介绍过了，了，不再重复。不再重复。仪表基础培训34几种常几种常见的流量的流量仪表表 孔板孔板 电电磁流量磁流量计计 转转子流量子流量计计仪表基础培训35流量的流量的测测量量 流量流量在在单位位时间内通内通过管道或管道或设备中某一通道截面的流中某一通道截

24、面的流动介介质的的数量。数量。流量按体流量按体积计算的叫算的叫体体积流量或容流量或容积流量，用流量，用Q表示。表示。流量按流量按质量量计算的叫算的叫质量流量，用量流量，用M表示表示。Q=VAM=QV-流体的平均流速流体的平均流速A-管道的横截面管道的横截面积-流体的密度流体的密度g-当地的重力加速度当地的重力加速度仪表基础培训36几种常几种常见的流量的流量仪表表 孔板孔板 电电磁流量磁流量计计 转转子流量子流量计计仪表基础培训37节流式流量流式流量检测仪表表节流式流量流式流量计基本原理：基本原理：充充满管管道的流体，当它流道的流体，当它流经管道内的管道内的节流件流件时，如，如图，流速将在，流速

25、将在节流件流件处形成局部收形成局部收缩，因而流速增加，因而流速增加，静静压力降低，于是在力降低，于是在节流件前后流件前后便便产生了生了压 差。流体流量愈大，差。流体流量愈大，产生的生的压差愈大，差愈大，这样可依据可依据压差来衡量流量的大小。差来衡量流量的大小。这种种测量量方法是以流方法是以流动连续性方程性方程(质量守量守恒定律恒定律)和伯努利方程和伯努利方程(能量守恒能量守恒定律定律)为基基 础的。的。压差的大小不差的大小不仅与流量与流量还与其他与其他许多因素有关，多因素有关，例如当例如当节流装置形式或管道内流流装置形式或管道内流体的物理性体的物理性质(密度、粘度密度、粘度)不同不同时，在同，

26、在同样大小的流量下大小的流量下产生的生的压差也是不差也是不 同的。同的。 仪表基础培训38节节流式流量流式流量计计的构成的构成节流式流量流式流量计主要由主要由节流装置、流装置、信号管路、差信号管路、差压变送器送器组成。成。节流装置将被流装置将被测流体的流量流体的流量转换成差成差压信号，信号管路把差信号，信号管路把差压信号信号传输到差到差压变送器或差送器或差压计。差。差压计对差差压信号信号进行行测量并量并显示出来，差示出来，差压变送器送器将差将差压信号信号转换为与流量相与流量相对应的的标准准电信号或气信号，通信号或气信号，通过显示示仪表表进行行显示、示、记录与与控制。差控制。差压变送器的工作原理

27、送器的工作原理在前面已在前面已经阐述。述。1 节流元件流元件 2导压管管 3 排放排放阀 4 平衡法平衡法 5差差压变送器送器仪表基础培训39几种常几种常见的流量的流量仪表表 电电磁流量磁流量计计 仪表基础培训40电电磁流量磁流量计计电磁流量磁流量计原理原理 ：电磁流量磁流量计是利用法拉第是利用法拉第电磁感磁感应定律制成的一种定律制成的一种测量量导电液体体液体体积流量的流量的仪表。即表。即导体在磁体在磁场中切割中切割磁力磁力线运运动时在其两端在其两端产生感生感应电动势。，。，导电性性液体在垂直于磁液体在垂直于磁场的非磁的非磁性性测量管内流量管内流 动，与流，与流动方向垂直的方向上方向垂直的方向

28、上产生与生与流量成比例的感流量成比例的感应电势，根据感根据感应电动势的大小来的大小来测量流量。量流量。仪表基础培训41容容积积式流量式流量计计这种种流量流量计的壳体内装有两的壳体内装有两个个转子，直接或子，直接或间接地相接地相互互啮合，在流量合，在流量计进口与口与出口之出口之间的的压差作用下差作用下产生生转动通通过齿轮的旋的旋转，不断地将充不断地将充满在在齿轮与壳与壳体之体之间的的“计量空量空间”中的中的流体排出通流体排出通过测量量齿轮转动次数，可得到通次数，可得到通过流流量量计的流体量的流体量 仪表基础培训42仪表基础培训43转转子流量子流量计计（金属浮子流量（金属浮子流量计计）仪表基础培训

29、44转转子流量子流量计计（金属浮子流量（金属浮子流量计计）结构：构：转子流量子流量计由两个部件由两个部件组成，一成，一是从下向上逐是从下向上逐渐扩大的大的锥形管；另一形管；另一件是置于件是置于锥形管中且可以沿管的中心形管中且可以沿管的中心线上下自由移上下自由移动的的转子。子。测量原理量原理：被：被测流体从流体从锥形管下端流形管下端流入，流体的流入，流体的流动冲冲击着着转子，并子，并对它它产生一个作用力（生一个作用力（这个力的大小随流个力的大小随流量大小而量大小而变化）；当流量足化）；当流量足够大大时，所所产生的作用力将生的作用力将转子托起，并使之子托起，并使之升高。当被升高。当被测流流 体流体

30、流动时对转子的作子的作用力，正好等于用力，正好等于转子在流体中的重量子在流体中的重量时（称（称为显示重量），示重量），转子受力子受力处于于平衡状平衡状态而停留在某一高度。而停留在某一高度。观测转子在子在锥形管中的位置高度，就可以求形管中的位置高度，就可以求得相得相应的流量的流量值。 仪表基础培训45衡量衡量测测量量仪仪表性能的参数表性能的参数以上介以上介绍的几种的几种仪表都是表都是测量量仪表，那怎表，那怎样衡量一衡量一块仪表的好坏呢？表的好坏呢？通常一通常一块仪表有表有这些重要参数：些重要参数：1、量程、量程 仪表表测量被量被测参数的最高参数的最高值和最低和最低值，分，分别称称为仪表表测量的范

31、量的范围的上限和下限，的上限和下限，测量范量范围的上的上限限值和下限和下限值的代数差即的代数差即为仪表的量程。表的量程。2、绝对误差差 仪表的指示表的指示值与被与被测量的真量的真值之之间的代的代数差称数差称为仪表的表的绝对误差。差。3、引用引用误差差 仪表的表的绝对误差与差与仪表量程的比表量程的比值，称，称为引用引用误差，常用百分数表示。差，常用百分数表示。仪表基础培训46衡量衡量测测量量仪仪表性能的参数表性能的参数4、精度等精度等级 仪表在出厂表在出厂检验时，其示，其示值的最大引用的最大引用误差不能超差不能超过规定的允定的允许值，此，此值称称为允允许引用引用误差，并差，并规定允定允许引用引用

32、误差去掉号后的数字来表示差去掉号后的数字来表示精度等精度等级。5、分辨率分辨率 是指是指仪表示表示值发生生变化的最小化的最小输入入变化化值。6、变差差 是当是当输入量上升和下降入量上升和下降时，对同一同一输入入值的的仪表两相表两相应输出示出示值之之间的代数差。的代数差。7、漂移漂移 保持保持仪表表输入量不入量不变时，输出示出示值随随时间或温度的改或温度的改变而而缓慢慢变化称化称为漂移漂移仪表基础培训47控制控制仪表表小型的气小型的气动、电动控制器；控制器；分分为擅擅长开关量开关量逻辑控制的控制器控制的控制器(PLC)；基于微基于微处理器理器4C技技术的集散系的集散系统(DCS)；基于基于总线通

33、通讯技技术的的现场总线控制系控制系统(FCS）。）。我我们这套工套工艺有一套集散控制系有一套集散控制系统，并且会有若干，并且会有若干的小型的的小型的PLC。控制控制仪表的主要作用就是接受表的主要作用就是接受现场变送器送来的介送器送来的介质工况数据，再按工况数据，再按设计的控制算法的控制算法进行行计算后，算后，给现场调节阀一个一个对应的控制信号，使工的控制信号，使工艺参数参数能到达理想的状能到达理想的状态。同。同时可以把可以把这些接受与送出些接受与送出的信号的信号进行行对应的的显示、示、记录、报警等警等处理理仪表基础培训48DCS介介绍DCS（Distributed Control System

34、），）， ：集散控制系：集散控制系统，也有的称也有的称为分布式控制系分布式控制系统。DCS是是计算机技算机技术、控制技、控制技术和网和网络技技术高度高度结合的合的产物。能物。能实现分散控制，集中管分散控制，集中管理理 。特点：有特点：有计算机控制系算机控制系统控制算式先控制算式先进、精度高、响、精度高、响应速度速度快的快的优点，又有点，又有仪表控制系表控制系统安全可靠、安全可靠、维护方便的要求。方便的要求。 基本基本软、硬件、硬件组成：成：1、面向、面向现场的控制站。的控制站。硬件包括：机柜、硬件包括：机柜、电源模源模块、控制器、控制器、I/O通道模通道模块。1）控制器由）控制器由CPU、数据

35、、数据输入入输出通道，存出通道，存储器器组成。成。负责过程数据的程数据的处理，理，传送工作。送工作。2)I/O通道模通道模块负责采集、采集、转换、传递现场检测及控制的各及控制的各种信号。种信号。仪表基础培训49软件功能件功能组成：成： 1）将工厂）将工厂过程数据程数据进行采集并数字行采集并数字化，形成化，形成对应过程点程点数据数据库的的实时。2）可完成各种方式的）可完成各种方式的控制方案控制方案。具。具备基本的算基本的算术运算及工厂运算及工厂过程复程复杂运运算方法。算方法。3）通）通过网网络将控制站与操作站将控制站与操作站进行行实时信息通信息通讯。仪表基础培训50DCS控制系控制系统的网的网络

36、和硬件构成和硬件构成 外部信息网外部信息网外部信息网外部信息网操作站操作站操作站操作站过程控制网络过程控制网络过程控制网络过程控制网络I/OI/O单元单元单元单元机柜机柜机柜机柜仪表基础培训512操作操作员站：站：硬件：操作台、主机及硬件：操作台、主机及显示器示器软件功能：件功能：显示全部的示全部的过程程变量及有关参数量及有关参数操作所有控制回路的参数，如改操作所有控制回路的参数，如改变设定点、工作方定点、工作方式、回路式、回路输出、出、调整整PID参数等参数等报警警显示示过程流程程流程图显示示趋势显示（示（实时的和的和历史的）史的）报告和告和报表表系系统诊断断报告告 仪表基础培训52DCS控

37、制系控制系统的网的网络和硬件构成和硬件构成 外部信息网外部信息网外部信息网外部信息网操作站操作站操作站操作站过程控制网络过程控制网络过程控制网络过程控制网络I/OI/O单元单元单元单元机柜机柜机柜机柜53仪表基础培训3连接各站点的信息网接各站点的信息网络硬件：网硬件：网络接口、交接口、交换机、网机、网线。DCS系系统主要的网主要的网络：1、外部信息网、外部信息网以太网，管理以太网，管理层信息、信息、历史数据的保存等史数据的保存等2、过程控制网程控制网工工业标准通准通讯网网络。负责控制站与操作站控制站与操作站间的的实时通通讯。拓扑形式通常有。拓扑形式通常有总线结构、星型构、星型结构。构。仪表基础

38、培训54DCS控制系控制系统的网的网络和硬件构成和硬件构成 外部信息网外部信息网外部信息网外部信息网操作站操作站操作站操作站过程控制网络过程控制网络过程控制网络过程控制网络I/OI/O单元单元单元单元机柜机柜机柜机柜仪表基础培训554工程工程师师站站硬件：通常是笔硬件：通常是笔记记本本电脑电脑软软件功能：工程功能的全部件功能：工程功能的全部组态组态。简单简单列列举举几个：几个：1测测量点及控制点的位号，量程，量点及控制点的位号，量程，报报警警设设置等。置等。2流程流程图图的建立的建立3控制方案的控制方案的组组建建设设定定4报报表表输输出的建立出的建立5操作修改操作修改权权限限设设定定仪表基础培

39、训56机柜机柜 操作台操作台仪表基础培训57机柜机柜 操作台操作台仪表基础培训58执行器（控制行器（控制阀）执行器起着十分重要的作用，是自行器起着十分重要的作用，是自动调节系系统中不可缺少的中不可缺少的组成部分。成部分。执行器的行器的作用是接受作用是接受调节器送来的控制信号，自器送来的控制信号，自动的改的改变操操纵量，达到量，达到对被被调参数参数进行行自自动调节的目的；的目的；按按动力源种力源种类可分可分为电动，气，气动，液，液动执行器；行器；我我们装置区的装置区的执行器基本都是气行器基本都是气动执行器，行器，也就是通常也就是通常说的气的气动调节阀。仪表基础培训59气气动调节阀 气气动切断切断

40、阀仪表基础培训60气气动调节阀 气气动切断切断阀仪表基础培训61调节阀调节阀工作原理及工作原理及结结构构如如图是常是常见的气的气动薄膜薄膜调节阀，来自，来自调节器器的气的气压信号信号进入膜入膜室后室后转换成推力，成推力，通通过推杆推推杆推动阀门，调节被控被控对象中的象中的流量。流量。调节阀的的结构分构分为上上部部执行机构与下部行机构与下部与介与介质接触的接触的阀门本体本体组成。成。仪表基础培训62过程控制的程控制的实现介介绍了了测量量仪表、有表、有显示功能的控制示功能的控制仪表、表、执行器。那么工行器。那么工艺过程中是怎程中是怎样通通过这些些仪表表实现控制的呢控制的呢？首先需要了解首先需要了解

41、这个概念：个概念： 闭环控制控制 就是反就是反馈控制系控制系统，由，由检测变送送单元作元作为反反馈信号构成一个信号构成一个闭合回路合回路，所以称，所以称为闭环控制控制系系统。过程控制采用的就是程控制采用的就是闭环控制系控制系统，以下是，以下是 一个一个简单控制回路的构成框控制回路的构成框图：仪表基础培训63给定定值：被控：被控变量的目量的目标值，我，我们希望达到的理想希望达到的理想值。偏差：被控偏差：被控变量与量与实际值之差。之差。干干扰：作用与：作用与对象并能一起被控象并能一起被控变量量变化的因素。化的因素。可以看出，一个可以看出，一个简单的控制回路就是由一个的控制回路就是由一个测量量变送器

42、送器，一个，一个控制器控制器，一个，一个执行器行器（调节阀）和一个）和一个被控被控对象象组成的有成的有负反反馈闭环回路。回路。只要了解了只要了解了单回路的构成，就很容易学回路的构成，就很容易学习其他复其他复杂回路的控回路的控制原理，因制原理，因为复复杂回路都是又回路都是又简单回路构成的。回路构成的。控制器执行器被控对象测量变送器给定值偏差测量值被控变量干扰仪表基础培训64分程控制分程控制分程控制是一种特殊的分程控制是一种特殊的单回路，它的控制特点是整个回路只有一个控制器，它回路，它的控制特点是整个回路只有一个控制器，它输出的出的调节信号被分成若信号被分成若干段后，由两个或多于两个的干段后，由两

43、个或多于两个的执行器（行器（调节阀）来分段）来分段执行。从而达到行。从而达到预期的控制目的。期的控制目的。应用用场合：合：1、扩大控制大控制阀的可的可调范范围2、控制手段多、控制手段多样化或两种以上物料（化或两种以上物料（夹套温度）套温度）3、生、生产的安全防的安全防护措施（比如罐封）措施（比如罐封）仪表基础培训65以下是分成控制的框以下是分成控制的框图：控制器执行器1被控对象测量变送器给定值偏差测量值被控变量干扰执行器行器2仪表基础培训66串串级控制控制串串级级控制系控制系统统：由两个串：由两个串联联的控制器的控制器组组成，前一个控制器的成，前一个控制器的输输出作出作为为后一个控制器的后一个

44、控制器的设设定定值值，最后通，最后通过过后一个控制器的后一个控制器的输输出信号来控制出信号来控制现场调节阀现场调节阀的的动动作。作。串串级级控制系控制系统统主要主要针对针对：1、时间时间滞后与滞后与纯纯滞后大的滞后大的调节对调节对象象2、干、干扰频扰频繁，干繁，干扰扰程度相程度相对剧对剧烈的烈的对对象象介介绍绍一下串一下串级级的控制框的控制框图图：仪表基础培训67控制器2执行器被控对象2测量变送器2给定值偏差测量值被控变量干扰1测量变送器1控制器1被控对象1测量值干扰2被控变量仪表基础培训68串串级级控制控制回路投用控制控制回路投用过过程程投用原投用原则：先副后主，先手：先副后主，先手动再自再

45、自动最后串最后串级。具体步具体步骤：1、主、副、主、副调节器都器都切到手切到手动状状态，并确，并确认副副调节器器给定定值为“外外给定定”，主，主调节器器为“内内给定定”，并把主，并把主调节器器设定定值设置好；置好；2、手手动操作副操作副调节器面板遥控器面板遥控阀门，观察主察主变量接近量接近给定定值并且并且稳定后，切到自定后，切到自动状状态；3、手、手动操作主操作主调节器面板，器面板，观察主察主变量，做量，做缓慢慢调节，使主，使主变量达到量达到给定定值并并稳定后，定后，主、副回路投串主、副回路投串级仪表基础培训69控制回路的几个重要性能指控制回路的几个重要性能指标 1 最大偏差最大偏差 是指是指

46、过程控制中被控程控制中被控变量第一个波的峰量第一个波的峰值与与给定定值的的差，它反映了差，它反映了调节过程中被控参程中被控参数偏离数偏离给定定值的程度的程度(A)2 恢复恢复时间 也叫也叫过渡渡时间，是指，是指被控被控变量从量从过渡状渡状态恢复到新的恢复到新的平衡状平衡状态的的时间间隔，既整个隔，既整个过渡渡过程所程所经历的的时间。(T1)3 余差余差 是指是指过渡渡过程程终了了时，被，被控控变量新的量新的稳态值与与设定定值之差。之差。(C)4 衰减比衰减比 是是过渡渡过程曲程曲线上同方上同方向的相向的相邻两个波峰之比。一般用两个波峰之比。一般用n:1表示。当表示。当n=1时，称，称为等幅等幅振振荡，n1时，称，称为发散振散振荡，n1时，称，称为衰减振衰减振荡，一般，一般我我们希望衰减比在希望衰减比在4：110：1之之间。(B1/B2)5 振振荡周期周期希被控希被控变量相量相邻两个波两个波峰的峰的时间。(T)仪表基础培训70字母首位含义后继字母字母首位字母 后继字母A成分分析报警R放射性记录B火焰S速度开关联锁C电导率控制T温度变送D密度差V震动阀、风门E电压检查元件Z位置F流量G视镜H手动高限报警I电流显示L液位低限报警P压力仪表基础培训71简单简单的介的介绍绍了了仪仪表的基表的基础础知知识识希望希望仪表行表行业的朋友共同学的朋友共同学习进步！步！ 谢谢！